Giá Thể Vi Sinh Là Gì? Các Loại Giá Thể Vi Sinh Phổ Biến

Giá thể vi sinh là nguyên liệu được thêm vào trong quy trình xử lý nước thải. Đây là quá trình hoạt động dựa trên phương pháp sinh học. Có nhiều loại giá thể vi sinh phổ biến như: giá thể vi sinh dạng sợi, giá thể mbbr,…

Ngoài các vật liệu truyền thống để xử lý nước thải như sỏi, cát, than thì giá thể vi sinh còn vượt trội hơn khi tiết kiệm diện tích sử dụng. Cùng tìm hiểu về giá thể vi sinh là gì trong bài viết sau nhé.

Giá thể vi sinh là gì?

Trong quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, người ta sẽ dùng giá thể vi sinh như một nguyên liệu bổ sung. Chúng có tác dụng tăng diện tích tiếp xúc giữa nước thải và môi trường vi sinh. Quá trình phân hủy sinh học sẽ được xử lý với hiệu xuất cao hơn và rút ngắn thời gian.

Giá thể vi sinh áp dụng nhiều trong quá trình xử lý nước thải sinh học
Giá thể vi sinh áp dụng nhiều trong quá trình xử lý nước thải sinh học

Nguyên lý hoạt động

Dựa vào diện tích tiếp xúc, giá thể vi sinh sẽ bám vào bề mặt để tạo một lớp màng có độ dính với tác dụng phân hủy. Nguyên quá trình phát triển của màng vi sinh vật gắn liền với sự tiêu thụ các chất hữu cơ có trong nước thải, từ đó nước thải sẽ được làm sạch.

Quá trình giá thể vi sinh bám dính

Giai đoạn 1: Kết dính khởi đầu

Đây là quá trình các vi sinh vật sẽ bám dính vào bề mặt để tạo thành một lớp màng mỏng trên giá thể. Với điều kiện lý tưởng, các loại vi sinh vật sẽ phát triển cùng nhau.

Giai đoạn 2: Phát triển

Các vi sinh vật sẽ sinh sôi trên nền giá thể thông qua các lớp màng có độ nhầy. Từ đây lớp màng trên sẽ tiến hành quy trình phân hủy sinh học một cách tự nhiên.

Vi sinh vật sẽ phát triển trên các lớp màng nhầy của giá thể
Vi sinh vật sẽ phát triển trên các lớp màng nhầy của giá thể

Giai đoạn 3: Trưởng thành

Đây là giai đoạn mà vi sinh vật đã phát triển tối đa, cùng với đó là lớp màng dày lên. Quá trình phân hủy sinh học đạt hiệu suất cao nhất. Các chất đưa vào nhằm phục vụ cho quá trình trao đổi chất.

Phải đảm bảo lượng chất vừa đủ cho quá trình trên nhằm tránh sự giảm sút sinh khối và khiến cho màng bị mỏng dần. Quá trình này sẽ đạt tới sự cân bằng mới giữa sinh khối và cơ chất.

Giai đoạn 4: Phân tán

Khi lớp màng trên giá thể phát triển với độ dày nhất định, chúng sẽ không phát triển thêm nữa mà duy trì sự ổn định. Sau một khoảng thời gian, lượng vi sinh sẽ bong tróc ra khỏi bề mặt giá thể và xảy ra quá trình trao đổi chất. Quá trình này phân hủy chất hữu cơ thành nước và giải phóng khí CO2.

Với việc lớp màng không thay đổi độ dày khiến cho lượng vi sinh vật giữ nguyên. Lượng vi sinh vật cần cung cấp đủ lượng cơ chất trong quá trình trao đổi chất nhằm giúp cho quá trình diễn ra thuận lợi. Nếu thiếu sẽ khiến chúng mất đi lượng dinh dưỡng cần thiết.

Giá thể vi sinh và những ứng dụng thực tế

Nhờ vào nguyên lý hoạt động của giá thể vi sinh, các nhà khoa học đã ứng dụng chúng vào quá trình xử lý nước thải. Quá trình phân hủy sinh học sẽ diễn ra thuận lợi và nâng cao hiệu suất, giảm thiểu chất bùn được sinh ra.

Bên cạnh đó, quá trình này còn làm giảm bớt mùi hôi bốc lên trong quá trình phân hủy của các chất hữu cơ và giúp quá trình vận hành hệ thống diễn ra ổn định, năng suất cao.

Sau đây là những loại giá thể vi sinh dùng để xử lý nước thải

  1. Giá thể vi sinh MBBR

Đây là dạng giá thể vi sinh khá phổ biến. Chúng có dạng hình cầu hoặc dạng viên và được xếp vào loại giá thể di động. Chúng sẽ giúp tăng diện tích tiếp xúc cho các vi sinh vật khiến cho quá trình phân hủy sinh học diễn ra nhanh chóng và gấp nhiều lần so với bùn hoạt tính.

Giá thể vi sinh MBBR được sử dụng phổ biến
Giá thể vi sinh MBBR được sử dụng phổ biến

Khi xây dựng bể MBBR, giá thể vi sinh được chuyển động liên tục và lan tỏa ra khắp các bề mặt của bể sinh học. Chúng sẽ dễ dàng chuyển động trong lòng bể do tỷ trọng vi sinh MBBR thường nhỏ hơn so với nước.

  • Ưu điểm:

Giá thể MBBR có độ bám dính cao và cần ít khoảng không gian.

Chúng có kích thước nhỏ nhưng diện tích bề mặt lớn để cho các vi sinh vật bám dính. Tỷ lệ diện tích bề mặt thường lớn hơn 500m2/m3.

Giá thể MBBR thích hợp với các loại bể sinh học khác nhau như bể kị khí, bể thiếu khí hoặc bể hiếu khí.

Vật liệu nhựa HBDE trong giá thể MBBR được sản xuất cao cấp giúp cho quá trình sử dụng kéo dài lâu hơn.

Giảm thiểu chi phí và thời gian để làm khung đỡ.

Do tỷ trọng của giá thể MBBR nhẹ hơn nước nên chúng lơ lửng khi được thổi khí và chuyển động không ngừng.

  • Nhược điểm:

Sau một thời gian sử dụng, lượng bùn đất bám vào nhiều khiến cho giá thể MBBR mất khả năng lơ lửng

Nếu lượng nước thải quá nhiều có thể khiến cho giá thể bị trôi và khó thu hồi.

  1. Giá thể vi sinh dạng sợi

Giá thể vi sinh dạng sợi được sản xuất từ sợi nhựa tổng hợp và được sử dụng nhiều trong quá trình xử lý nước thải sinh học. Giá thể vi sinh dạng sợi có sự sinh sôi và phát triển của vi sinh hiếu khí và kỵ khí.

Giá thể vi sinh dạng sợi có giá thành rẻ làm từ nhựa PE
Giá thể vi sinh dạng sợi có giá thành rẻ làm từ nhựa PE

Chúng bám vào bề mặt giá thể và duy trì số lượng ổn định. Đồng thời làm tăng mật độ cũng như diện tích tiếp xúc của vi sinh với nước thải.

  • Ưu điểm:

Giá thể vi sinh dạng sợi thường sản xuất từ nhựa PE với giá thành rẻ và số lượng có sẵn nhiều. Nhiều công ty tại Việt Nam sản xuất và trực tiếp thi công. Chúng có thể áp dụng với nhiều bề mặt bể với độ bền khá cao.

  • Nhược điểm:

Cần đầu tư khung treo giá thể và tốn chi phí lắp đặt

  1. Giá thể vi sinh tổ ong

Giá thể vi sinh tổ ong là loại giá thể cố định dạng tấm. Chúng được lắp đặt để xử lý nước thải theo phương pháp sinh học. Quá trình xử lý này sẽ kết hợp với quá trình sinh học kỵ khí hay hiếu khí.

Giá thể vi sinh tổ ong
Giá thể vi sinh tổ ong

Giá thể vi sinh dạng tổ ong giúp tăng diện tích tiếp xúc giữa các vi sinh vật với nước thải. Đồng thời, chúng duy trì sự ổn định lượng bùn vi sinh trong quá trình xử lý hệ thống nước thải ra.

  • Ưu điểm:

+ Độ bám dính của vi sinh vật cao

+ Tốc độ lưu thông dòng nước và thông khí cao

+ Chi phí vận hành cũng như lắp đặt tương đối thấp

+ Dễ dàng vận chuyển đến nhiều nơi

+ Chịu đựng được các loại hóa chất ăn mòn có trong nước

+ Độ bám dính cao

  • Nhược điểm:

+ Cần làm khung đỡ tốn chi phí và công sức

+ Tuổi thọ thấp, thời gian sử dụng khoảng 2 – 3 năm

+ Độ dày không cao, dễ bị rách khi sử dụng

+ Không thể tải sử dụng

+ Quá trình rửa ngược gặp nhiều khó khăn và lượng bùn đất bám dính có thể gây sập giàn khung.

  1. Giá thể vi sinh biochip

Loại giá thể này có hình dẹt và di động với mật độ xử lý trong mỗi đơn vị thể tích cao hơn thông thường. Do vậy hiệu quả xử lý chất hữu cơ cao hơn và thể tích bể xử lý nhỏ hơn.

Giá thể vi sinh Biochip có quá trình xử lý nước thải hiệu suất cao
Giá thể vi sinh Biochip có quá trình xử lý nước thải hiệu suất cao

Nguyên lý hoạt động

Giá thể vi sinh Biochip là môi trường thuận lợi để vi sinh vật bám dính và phát triển. Chúng được thiết kế với khả năng tự lơ lửng trong nước. Thông quá quá trình sục khí trong bể hiếu khí, giá thể Biochip sẽ di chuyển khắp các mặt bể để xử lý nước thải.

Các loại vi sinh bám vào bề mặt giá thể Biochip sẽ tạo thành lớp màng mỏng và phát triển trên đó. Khi diễn ra quá trình phân hủy sinh học, lớp màng này sẽ dày thêm.

Giai đoạn cuối cùng khi màng sinh học đã phát triển đến độ dày cao nhất, chúng sẽ duy trì sự ổn định và lơ lửng trên nước.

Các loại vi sinh vật bong tróc khỏi bề mặt và diễn ra quá trình trao đổi chất để phân hủy chất hữu cơ thành nước và CO2

Ứng dụng:

Giá thể vi sinh Biochip thường dùng nhiều trong quá trình xử lý nước thải gia đình và công nghiệp. Hầu như được dùng trong các công ty hóa chất, in ấn, luyện kim hoặc chế biến thực phẩm…

Trên đây là một số giá thể vi sinh phổ biến. Vẫn còn một số loại giá thể khác như giá thể vi sinh cố định, giá thể xơ dừa hoặc giá thể dạng xốp,…